DE3015681C2

DE3015681C2 - Schmiervorrichtung für ein Radiallager

Info

Publication number: DE3015681C2
Application number: DE3015681A
Authority: DE
Inventors: Masami Toyota Aichi Fukushima; Shinichi Anjo Aichi Miyagawa; Yoshitaka Sogo; Tetsuzo Yoneda
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1980-01-21
Filing date: 1980-04-23
Publication date: 1985-06-20
Also published as: JPS5743175Y2; US4327598A; DE3015681A1; JPS56108051U

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmiervorrichtung für ein Radiallager zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle eines Zahnräderwechselgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Diese Schmiervorrichtung soll sich insbesondere für Kraftfahrzeuggetriebe eignen, bei denen die Eingangswelle an ihrem hinteren Ende mit einem Eingangsrad versehen ist, das mit einem Vorgelegerad auf einer Vorgelegewelle kämmt, die unterhalb der Eingangswelle angeordnet ist. Eine Ausgangswelle ist bei einem derartigen Getriebe mit ihrem vorderen Ende in das Ende der Eingangswelle eingesetzt und dort mittels eines Lagers, genauer mittels eines Radiallagers, abgestützt.

Bei einem herkömmlichen Getriebe ist eine Schmiervorrichtung vorgesehen, mit der dem Stützlager Schmieröl durch Ölbohrungen zugeführt wird, die im Eingangsrad so ausgebildet sind, daß sie im Fußbereich der Zahnlücken zwischen benachbarten Zähnen des Eingangsrades münden. Das Schmieröl wird von der zwischen dem Eingangsrad und dem mit ihm kämmenden Vorgelegerad erzeugten Kraft in die Ölbohrungen gedruckt. Auf diese Weise wird das Stützlager mit Hilfe von öl aus den Ölbohrungen geschmiert.

Bei dieser herkömmlichen Ausbildung — wie sie z. B. der US-PS 26 45 305 entnehmbar ist, ist es jedoch möglich, daß durch die Ölbohrungen keine zur vollständigen Schmierung des Stützlagers ausreichende Schmierölmenge gelangt. Dies gilt besonders dann, wenn Zahnräder mit kleiner Zahnteilung bzw. kleinem Modul benutzt werden, um das von den Zahnrädern erzeugte Arbeitsgeräusch zu verringern; denn es ist dann wegen des kleinen Abstandes zwischen benachbarten Zähnen des Eingangsrades schwierig, Ölbohrungen mit genügend großem Durchmesser auszubilden.

Aus der US-PS 32 23 196 ist eine Schmiervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, bei der der ölauffangbereich von einer Art Tasche gebildet wird, die vom Außenring eines die Eingangswelle lagernden Lagers und einer anschließenden Ausnehmung eines Gehäusewandabschnitts gebildet ist In diesen Ölauffangbereich taucht eine mit Spiralnuten versehene Plan-Pumpscheibe ein, die drehfest mit der Eingangswelle verbunden ist und mit einem gewissen Funktionsspiel einer Planfläche eines ortsfesten Getriebedeckels gegenüberliegt Die Spiralnuten sind an ihrem radial äußeren Ende offen und sie münden radial innen jeweils in eine Axialbohrung, die ihrerseits in einem Radialkanal der Eingangswelle übergeht. Der Radialkanal endet in der Nähe der Mittelachse der Eingangswelle in einer Ausnehmung, die sich zum zu schmierenden Radiallager hin stufenweise erweitert. Sobald sich die Eingaitgswelle dreht, erfüllt das Pumpenrad die Funktion, das im Ölauffangbereich vorliegende Schmieröl radial nach innen zur zentrischen Ausnehmung der Eingangswelle zu transportieren, von wo es dann unter Fliehkrafteinwirkung zuverlässig zum zu schmierenden Radiallager gelangt. Das Pumpenrad schaufelt quasi das Schmieröl aus dem Ölauffangbereich radial nach innen und sorgt somit für eine Zwangsschmierung des Radiallagers.

Mit einer derartigen Schmiervorrichtung kann das schwer zugängliche Radiallager verhältnismäßig zuverlässig geschmiert werden, indem das Pumpenrad einen SchmierOlförderdruck aufbaut, der zur Überwindung des verhältnismäßig großen Radialwegs vom Öl-Auffangbereich zur radial innenliegenden Mündungsstelle des Radialkanals entgegen der Fliehkrafteinwirkung ausreicht. Diese bekannte Schmiervorrichtung benötigt allerdings einen verhältnismäßig großen Aufwand, da relativ hochwertige Funktions-Eingriffsflächen zwischen der die Spiralnuten tragenden Planfläche der Pumpscheibe und der Radial-Gegenfläche des Gehäusedeckels erforderlich sind. Weiterhin würde bei großen Drehzahlen der Eingangswelle der Ölauffangbereich verhältnismäßig schnell leer gepumpt, da er durch das Radiallager der Eingangswelle im Getriebegehäuse abgeschirmt ist, so daß gerade in diesen kritischen Betriebszuständen eine Öl-Unterversorgung des Radiallagers auftreten kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schmiervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die zuverlässig und auch in kritischen Betriebszuständen für eine ausreichende Schmierölversorgung des Radiallage-s sorgen kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß wird die Dynamik der bewegten Teile der Schmiervorrichtung positiv ausgenützt, um die Effektivität der Schmiervorrichtung zu verbessern. So wird der Ölauffangbereich erfindungsgemäß derart optimiert, daß mit der Drehzahl der bewegten Wellen auch die zum ölauffangbereich geförderte Schmierölmenge ansteigt. Der erfindungsgemäße Ölauffangbereich ist darüber hinaus auf der dem ölsumpf zugewandten Seite vollkommen offen, wodurch eine wesentliche Voraus-

bo Setzung für eine wirksame Versorgung mit Schmieröl geschaffen wird. Immer dann, wenn das zu schmierende Lager eine große ölmenge benötigt, wird bei der erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung im Gehäuse eine zum ölauffangbereich direkt hingerichtete Schmierölströmung erzeugt, die insbesondere deshalb eine vergrößerte Schmierölmenge zum ölauffangbereich fördern kann, weil der von der Ölleitplatte zurückprallende bzw. abgelenkte Schmierölstrom zwangsläufig auf die

zum Ölauffangbereich hin laufenden Zahnräder trifft und auf diese Weise zwangsweise in diesen Bereich gefördert wird. Dabei liegt der erfindungsgemäß gestaltete Auffangbereich gegenüber der herkömmlichen Lösung wesentlich näher an dem zu schmierenden Lager, so daß dadurch das Schmieröl einen wesentlich kleineren Weg zurücklegen muß, um zum Lager zu gelangen. Dies führt nicht nur zu einem vereinfachten und kleinvolumigeren Aufbau der gesamten Schmiervorrichtung, da nunmehr kein außerhalb des Gehäuses liegendes Bauteil mehr erforderlich wird, sondern darüber hinaus zu dem weiteren besonderen Vorteil, daß die Druckverluste der zum Lager hin gerichteten Schmierölströmung sehr klein werden. Mit der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt eine reichliche Schmierölversorgung des Ölauffangbereichs, wobei die hydrodynamische Saugwirkung der erfindungsgemäß verkürzten Schmierkanäle ausreicht, um das Schmieröl entgegen der Zentrifugalkraft sicher zum Lager zu leiten. Auf diese Weise arbeiten die

gangswelle 12 kann beispielsweise mit einer nicht dargestellten Kupplung eines Kraftfahrzeuges verbunden sein. An einer Stelle unterhalb der Eingangswelle 12 ist ein Ende finer Vorgelegewelle 16 mittels eines Rollenla-5 gers 18 im Gehäuse 10 gelagert. Das Gehäuse 10 weist an seinem vorderen Ende kreisförmige Öffnungen und 102 auf (siehe Fig.2), die das Kugellager 14 bzw. das Rollenlager 18 aufnehmen.

Mit dem Gehäuse 10 ist mit Hilfe von Schrauben ίο ein plattenförmiger Deckel 24 verbunden, der den vorderen Abschnitt des Gehäuses 10 abschließt und das Kugellager 14 sowie das Rollenlager 18 jeweils in Stellung hält Wie aus Fig.2 erkennbar ist, weist das Gehäuse 10 mehrere Gewindelöcher 103 auf, in die die Schrauben 26 geschraubt sind.

Wie aus F i g. 1 erkennbar ist, ist ein als Zahnrad ausgebildetes Eingangsrad 30 einstückig am hinteren Abschnitt der Eingangswelle 12 angeformt Das Eingangsrad 30 kämmt mit einem als Zahnrad ausgebildeten Vor-Schmierölkanäle als eine Art Kreiselpumpe, wobei für 20 gelegerad 32, das einstückig am vorderen Ende der Vordiese Funktionsweise ein Minimum an Bauraum und an gelegewelle 16 ausgebildet ist, so daß die Drehung der konstruktionstechnischem Aufwand benötigt wird. Die Eingangswelle 12 zur Vorgelegewelle 16 übertragen Querschnittsgestaltung des Schmieröl-Versorgungska- wird. Vorzugsweise weisen sowohl das Eingangsrad 30 nals trägt dabei zusätzlich zur Steigerung dieser hydro- als auch das Vorgelegerad 32 eine Schrägverzahnung dynamischen Kräfte bei, da die Schmierölströmung in 25 auf, wie aus F i g. 5 erkennbar ist, so daß die Zähne jedes den Kanälen auf dem radialen Weg nach innen zuneh- der beiden Zahnräder bezüglich der Zahnradachsen

schräg verlaufen.

Im Eingangsrad 30 ist, wie F i g. 1 zeigt, eine axiale Öffnung 121 mit kreisxförmigem Profil ausgebildet, in 30 die das vordere Ende einer Ausgangswelle 34 eingesetzt ist. Die Ausgangswelle 34 ist an ihrem anderen Ende beispielsweise mit einer nicht dargestellten Kardanwel-' Ie des Kraftfahrzeuges verbunden. Zwischen der inneren Oberfläche der Öffnung 121 und der äußeren Obernem Klauenring ausgestattet ist, ergibt sich bei der Aus- 35 fläche der Ausgangswelle 34 ist ein Radiallager angegestaltung der Schmiervorrichtung gemäß Unteran- ordnet, das in der Regel als Stützlager bezeichnet wird spruch 2 der besonders vorteilhafte Effekt, daß der Öl- und zahlreiche, die Wälzelemente des Lagers bildende auffangbereich in Form des Klauenrings eine zusätzli- Nadeln 36 umfaßt, so daß die Eingangswelle 12 und die ehe Staufläche erhält, durch die die Ölversorgung der Ausgangswelle 34 relativ zueinander drehbar sind. Auf radial außen liegenden Eintrittsquerschnitte der Saug- 40 der Ausgangswelle 34 sind mehrere als Zahnräder auskanäle noch besser wird. Die Weiterbildung gemäß Un- gebildete Getrieberäder 37 drehbar angeordnet, von teranspruch 2 hat darüber hinaus noch den Vorteil einer denen lediglich in F i g. 1 eines dargestellt ist. Jedes Gevereinfachten Herstellung, da der Ölversorgungskanal trieberad 37 kämmt mit einem zugeordneten, als Zahnbzw, der Ölversorgungs-Saugkanal in diesem Fall als rad ausgebildeten Vorgelegerad 38. das einstückig mit zum Zahnradkörper hin offene Nut ausgebildet werden 45 der Vorgelegewelle 16 ausgebildet oder fest mit dieser kann, die erst durch die Anlage am Zahnradkörper all- verbunden ist. Zum Getriebe gehört ferner eine syn-

mend beschleunigt und der Schmieröldruck auf diese Weise zunehmend abfällt, wodurch die hydrodynamischen Kräfte und die Saugwirkung der Versorgungskanäle verstärkt werden.

Die erfindungsgemäße Schmiervorrichtung ist so ausgebildet, daß sie sich für eine sehr einfache Eingliederung in ein herkömmliches Getriebe eignet. Bei der Eingliederung in ein synchronisiertes Getriebe, das mit ei-

seitig geschlossen wird. Auf diese Weise ergibt sich eine Schmiervorrichtung, die mit einem Minimum an herstellungstechnischem Aufwand in einem gewöhnlichen synchronisierten Getriebe ausgebildet werden kann.

Nachstehend wird anhand schematischer Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch das vordere Ende einer Ausführungsform der Schmiervorrichtung, die in einem Kfz-Getriebe untergebracht ist;

F i g. 2 eine Schnittdarstellung des Gehäuses des Getriebes von F i g. 1 gemäß H-H;

F i g. 3 line ausschnittsweise Schnittdarstellung gemäß III-III in Fig. 1;

F i g. 4 eine Schnittdarstellung gemäß IV-IV in F i g. 2; und

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht von wesentlichen Elementen der Schmiervorrichtung gemäß F i g. 1.

chronisierte Schalteinheit 40. Die Schalteinheit 40 umfaßt eine Schiebemuffe 42. die in Keilnuteingriff mit einer Kupplungsnabe 46 steht, die an der Ausgangswel-Ie 34 befestigt ist, so daß die Schiebemuffe 42 in Axialrichtung relativ zur Kupplungsnabe 46 verschoben werden kann, während sie drehfest mit dieser verbunden ist und sich daher zusammen mit dieser dreht. Zwischen der Schiebemuffe 42 und der Kupplungsnabe 46 sind drei Schaltkeile 44 angeordnet, die von Federn nach außen gedruckt werden. Zwischen der Schiebemuffe 42 und einem am Eingangsrad 30 befestigten Klauen- oder Keilring 50 ist ein Synchronisierring 48 angeordnet, und ein weiterer Synchronisierring ^S ist zwischen der Schiebemuffe 42 und einem weiteren Klauen- oder Keilring 54 angeordnet, der am Getrieberad 37 befestigt ist. Wie bekannt ist, kann die Schiebemuffe 42 mit dem Klauen- oder Keilring 50 oder dem Klauen- oder Keilring 54 in Eingriff treten, nachdem die Drehung der

Im folgenden wird zunächst auf Fig. 1 eingegangen. 55 Ausgangswelle 34 mit der Drehung der Eingangswelle

Dann ist ein Gehäuse 10 eines Getriebes dargestellt, in 12 bzw. der Drehung des Getrieberades 37 synchroni-

desscn vorderem Abschnitt eine Eingangswelle 12 mit siert worden ist.

Hilfe eines Radial-Kugellagers 14 gelagert ist. Die Ein- Das Getriebe umfaßt eine Schmiervorrichtung, mit-

5 6

tels der Schmieröl dem aus den Nadeln 36 bestehenden zahnten Zahnräder, die das Eingangsrad 30 und das

Radiallager zugeführt wird. Diese Schmiervorrichtung Vorgelegerad 32 bilden, bezüglich der Achsen dieser

wird im folgenden näher erläutert. Wie die Fig. 1 und 3 Zahnräder schräg verlaufen, so daß eine dynamische

zeigen, ist das Eingangsrad 30 mit über seinen Umfang Kraft entsteht, die das Schmieröl in Richtung der Achse

verteilten Öl-Versorungskanäle darstellenden ölboh- 5 zurückdrückt.

rungen 56 versehen, von denen jede an ihrem inneren Das aufgrund der vorstehend erläuterten hydrodyna-

Ende in die Öffnung 121 mündet, in der die Nadeln 36 mischen Kraft und der mechanischen Kraft in die ölnu-

angeordnet sind, und ari ihrem äußeren Ende zu derjeni- ten 51 geleitete Schmieröl wird durch die radialen öl-

gen Seite des Eingangsrades 30 offen ist, die dem Keil- bohrungen 56 (siehe F i g. 3) im Eingangsrad 30 den Na-

ring 50 zugewandt ist, der fest mit dem Eingangsrad 30 10 dein 36 zugeführt. Auf diese Weise wird eine wirkungs-

verbunden ist. Der Keilring 50 weist auf seiner dem volle Schmierung des Nadellagers aus den Nadeln 36

Eingangsrad 30 zugewandten Seite zumindest eine ra- erreicht, die eine Relativdrchung zwischen der Ein- |

dial verlaufende ölnut 58 auf. Beim in Fig. 3 dargestell- gangswelle 12 und der Ausgangswelle 34 ermöglicht, |

ten Ausführungsbeispiel sind zwei ölnuten 58 vorgese- wenn diese Wellen nicht direkt miteinander verbunden |

hen, die sich diametral gegenüberliegen, jede der Ölnu- 15 sind. |

ten 58 ist in Drehrichtung des Eingangsrades 30, die Wie den Figuren entnehmbar ist, sind die ölnuten 58 I

durch einen Pfeil A in den F i g. 4 und 5 angedeutet ist, an ihren äußeren Enden erweitert, damit das von der |

nach vorne geneigt ausgebildet, d. h. die ölaustritts-und ölieitplatte 60 kommende Schmieröl besser von den |

Eintrittsenden sind in Drehrichtung gegeneinander ver- ölnuten aufgefangen werden kann. f

setzt. Vorzugsweise ist jede ölnut 58 derart gekrümmt, 20 Die Anzahl der Ölnuten 58 kann größer als beim dar- g

daß das vom äußeren Ende der Ölnut aufgefangene gestellten Ausführungsbeispiel sein, so daß dann die öl- H

Schmieröl aufgrund der hydrodynamischen Kräfte in nuten eine größere Schmierölmenge von der Ölleitplat- U

der Ölnut eingesaugt wird. te 60 und dem Eingangsrad 30 sowie dem Vorgelegerad g

Wie Fig. 2 zeigt, ist das Gehäuse 10 auf seiner Innen- 32auffangen. ||

seite mit einer gehäusefesten ölieitplatte 60 versehen, 25 Jede Ölnut kann als gerade ölnut ausgebildet sein, die ||

die sich auf derjenigen Seite des Vorgelegerades 32 be- In Drehrichtung schräg nach vorne verläuft. Eine gerade j|

findet, auf der das im Gehäuse 10 angesammelte ölnut kann dann zur Anwendung kommen, wenn die S

Schmieröl aufgrund der Drehung des Vorgelegerades Nadeln 36 keine so große Schmierölmenge benötigen. ff

32 hochgeschleudert bzw. hochgespritzt wird. Die öl- 1

leitplatte 60 erstreckt sich nach innen bis in die Nähe 30 Hierzu 4 Blatt Zeichnungen |

eines Kämm-Eingriffspunktes T zwischen dem Ein- §2

gangsrad 30 und dem Vorgelegerad 32, so daß das ff

Schmieröl von der Ölieitplatte wirkungsvoll sowohl |

zum Eingriffspunkt T als auch zu den äußeren Enden 1

der Ölnuten 58 geleitet wird, die auf der dem Eingangs- 35 g.

rad 30 zugewandten Seite des Klauen- oder Keilringes ψ

50 ausgebildet sind. Wie aus F i g. 4 erkennbar ist, hat die ||

Ölieitplatte 60 auch in Längsrichtung eine gewisse Aus- |/

dehnung. Die Breite der ölieitplatte 60 ist dabei so groß, £'

daß sie eine große Menge Schmieröl auffangen kann, 40 k

die zum Eingriffspunkt Γ bzw. zu den Ölnuten 58 gelei- p

tet wird und zur wirksamen Schmierung der Nadeln 36 ff

des Radiallagers ausreicht (siehe F i g. 5). Die Ölleitplat- ff

te 60 und der Kämmeingriffsbereich der beiden Zahnrä- |

der 30 und 32 definieren einen Auffangbereich. 45 i

Im folgenden wird die Funktionsweise der Schmier- fs

vorrichtung erläutert. H

Da die Eingangswelle 12 und mit ihr das Eingangsrad §3

30 in Richtung des Pfeiles A (siehe F i g. 5) gedreht wird. ||

wird die Vorgelegewelle 16 und mit ihr das Vorgelege- 50 §

rad 32 in Richtung eines Pfeiles B gedreht Die Drehung §

des Vorgelegerades 32 führt dazu, daß am Boden des ||

Gehäuses 10 angesammeltes Schmieröl in Richtung ei- ^ώ nes Pfeiles C hochgespritzt wird. Das hochgespritzte

Schmieröl trifft auf die öiicUplatte 60 und wird von 55
dieser in Richtung eines Pfeiles D zum Eingangsrad 30

geleitet. Ein Teil des so geleiteten Schmieröls wird di- ί rekt von den sich mit dem Eingangsrad 30 drehenden,

gekrümmten Ölnuten 58 aufgefangen, da die Ölnuten \ gekrümmt und in Drehrichtung (Pfeil A) nach vorne 60 r geneigt sind, so daß eine hydrodynamische Kraft entsteht, die das Schmieröl in die Ölnuten einzieht. Ein j anderer Teil des Schmieröls wird von den Zähnen des \ Eingangsrades 30 und des mit ihm kämmenden Vorgele- I gerades 32 aufgefangen und zum Kämm-Eingriffspunkt 65 ί T transportiert Danach wird das Öl in Richtung eines I Pfeiles E(siehe Fi g. 5) 7U den Ölnuten 58 geleitet. Der ' Grund dafür liegt darin, daß die Zähne der schrägvcr- ί

Claims

Patentansprüche:

1. Schmiervorrichtung für ein Radiallager zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle eines Zahnräderwechselgetriebes in Vorgelegebauart, bei der hochgeschleudertes Schmieröl über ein gehäusefestes Teil in einen Ölauffangbereich geleitet wird, von dem es über einen in der Eingangswelle angebrachten radial verlaufenden Kanal, dessen ÖI-eintrittsende gegenüber dem Ölaustrittsende in Drehrichtung versetzt ist, zum Lager gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölauffangbereich vom Kämmeingriffsabschnitt zweier Zahnräder (30, 32) und einer auf diesen gerichteten gehäusefesten ölleitplatte (60) gebildet ist und daß der .Kanal (56,58) vom Öleintritu- zum ölaustrittsende, das :n der Bohrung für das Radiallager (36) mündet, im Querschnitt verringert ist.

2. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ausgangswelle mit der Eingangswelle über eine synchronisierende Klauenkupplung aus Klauenring, der am Eingangsrad der Eingangswelle angebracht ist, und Schiebemuffe direkt verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal als Ölnut (58) im Klauenring (50) ausgebildet ist und in einen Pumpabschnitt (56) im Eingangsrad (30) übergeht.